高速 MOS 驱动电路设计和应用指南
摘要
本篇论文的主要目的是来论证一种为高速开关应用而设计高性能栅极驱动
电路的系统研究方法。它是对“一站买齐”主题信息的收集,用来解决设计中最
常见的挑战。因此,各级的电力电子工程师对它都应该感兴趣。
对最流行电路解决方案和他们的性能进行了分析,这包括寄生部分的影响、
瞬态的和极限的工作情况。整篇文章开始于对 MOSFET 技术和开关工作的概述,
随后进行简单的讨论然后再到复杂问题的分析。仔细描述了设计过程中关于接地
和高边栅极驱动电路、AC 耦合和变压器隔离的解决方案。其中一个章节专门来
解决同步整流器应用中栅极驱动对 MOSFET 的要求。
另外,文章中还有一些一步一步的参数分析设计实例。
简介
MOSFET 是 Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor 的首字母缩写,
它在电子工业高频、高效率开关应用中是一种重要的元件。或许人们会感到不可
思议,但是 FET 是在 1930 年,大约比双极晶体管早 20 年被发明出来。第一个
信号电平 FET 晶体管制成于二十世纪 60 年代末期,而功率 MOSFET 是在二十
世纪 80 年代开始被运用的。如今,成千上万的 MOSFET 晶体管集成在现代电子
元件,从微型的到“离散”功率晶体管。
本课题的研究重点是在各种开关模型功率转换应用中栅极驱动对功率 MOSFET
的要求。
场效应晶体管技术
双极晶体管和场效应晶体管有着相同的工作原理。从根本上说,,两种类型晶
体管均是电荷控制元件,即它们的输出电流和控制极半导体内的电荷量成比例。
当这些器件被用作开关时,两者必须和低阻抗源极的拉电流和灌电流分开,用以
为控制极电荷提供快速的注入和释放。从这点看,MOS-FET 在不断的开关,当
速度可以和双极晶体管相比拟时,它被驱动的将十分的‘激烈’。理论上讲,双
极晶体管和 MOSFET 的开关速度是基本相同的,这取决与载流子穿过半导体所
需的时间。在功率器件的典型值为 20 ~ 200 皮秒,但这个时间和器件的尺寸大小